Penemuan Lubang Hitam Ultramasif di Jantung Tapal Kuda Kosmik: Sebuah Jendela ke Batas Alam Semesta
"Terungkap: Lubang hitam ultramasif 36 miliar massa Matahari di Cosmic Horseshoe, 5 miliar tahun cahaya dari Bumi! Penemuan tak sengaja."
 |
Lensa gravitasi yang dikenal sebagai Cosmic Horseshoe, dinamai demikian karena penampakan cincin cahaya biru yang tidak lengkap mengelilingi galaksi pusatnya, LRG 3-757.
Foto: NASA/ESA
|
Para astronom baru-baru ini telah membuat penemuan yang berpotensi menjadi salah satu lubang hitam paling masif yang pernah terdeteksi di alam semesta. Raksasa kosmik ini, yang terletak sekitar 5 miliar tahun cahaya dari Bumi di sistem galaksi yang dikenal sebagai Cosmic Horseshoe, memiliki massa sekitar 36 miliar kali massa Matahari kita. Ukurannya begitu ekstrem sehingga hampir mencapai batas atas teoretis dari apa yang mungkin terjadi di alam semesta.
Lubang hitam ini jauh melampaui kategori "supermasif" dan diklasifikasikan sebagai lubang hitam ultramasif. Sebagai perbandingan, lubang hitam di pusat galaksi Bima Sakti kita, Sagittarius A*, hanya memiliki massa sekitar 4,15 juta hingga 4,3 juta massa Matahari, yang berarti lubang hitam di Cosmic Horseshoe ini 10.000 kali lebih berat daripada lubang hitam galaksi kita sendiri.
Bagaimana Lubang Hitam Raksasa Ini Ditemukan?
Penemuan lubang hitam ultramasif ini merupakan penemuan tak sengaja yang terjadi ketika para peneliti awalnya mempelajari distribusi materi gelap di galaksi induknya. Para peneliti mendeteksi lubang hitam Cosmic Horseshoe menggunakan kombinasi dua metode canggih: lensa gravitasi dan kinematika bintang.
Lensa gravitasi terjadi ketika objek masif di latar depan, seperti galaksi ini, membengkokkan ruang-waktu dan memperbesar cahaya dari sumber yang lebih jauh di belakangnya, membentuk cincin berbentuk tapal kuda yang dikenal sebagai "Einstein ring." Sementara itu, kinematika bintang adalah studi tentang gerakan bintang-bintang di dalam galaksi, termasuk kecepatan dan cara mereka bergerak mengelilingi lubang hitam. Kinematika bintang dianggap sebagai standar emas untuk mengukur massa lubang hitam, tetapi biasanya tidak efektif untuk galaksi yang sangat jauh karena ukurannya terlalu kecil di langit. Namun, dengan menggabungkan lensa gravitasi, tim dapat menjangkau lebih jauh ke alam semesta.
Profesor Thomas Collett dari University of Portsmouth menjelaskan bahwa efek lubang hitam terdeteksi dalam dua cara: ia mengubah jalur cahaya yang melewatinya dan menyebabkan bintang-bintang di wilayah dalam galaksi induknya bergerak sangat cepat, hampir 400 km/detik. Dengan menggabungkan kedua pengukuran ini, para peneliti sangat yakin akan keberadaan dan massa lubang hitam ini.
Carlos Melo, kandidat PhD dari Universidade Federal do Rio Grande do Sul, menambahkan bahwa penemuan ini dibuat untuk lubang hitam "dorman" atau tidak aktif, yang berarti lubang hitam tersebut tidak secara aktif mengakresi materi saat observasi dilakukan. Deteksinya murni bergantung pada daya tarik gravitasinya yang luar biasa dan efeknya terhadap lingkungan sekitar. Metode baru ini sangat menarik karena memungkinkan deteksi dan pengukuran massa lubang hitam ultramasif tersembunyi di seluruh alam semesta, bahkan ketika lubang hitam tersebut "benar-benar diam."
Implikasi Penting bagi Pemahaman Alam Semesta
Penemuan ini sangat signifikan karena membantu para astronom memahami hubungan antara lubang hitam supermasif dan galaksi induknya. Para ilmuwan percaya bahwa ukuran keduanya sangat erat kaitannya. Ketika galaksi tumbuh, mereka dapat menyalurkan materi ke lubang hitam pusat. Sebagian materi ini menumbuhkan lubang hitam, tetapi banyak di antaranya memancarkan energi dalam jumlah besar sebagai sumber yang sangat terang yang disebut kuasar. Kuasar-kuasar ini kemudian membuang sejumlah besar energi ke galaksi induknya, yang menghentikan awan gas untuk memadat menjadi bintang-bintang baru.
Galaksi kita, Bima Sakti, memiliki lubang hitam bermassa 4 juta massa Matahari. Saat ini, lubang hitam kita tidak tumbuh cukup cepat untuk memancarkan energi sebagai kuasar, namun diketahui bahwa ia pernah melakukannya di masa lalu dan mungkin akan melakukannya lagi di masa depan. Para peneliti memprediksi bahwa ketika Galaksi Andromeda dan Bima Sakti bergabung sekitar 4,5 miliar tahun lagi, lubang hitam supermasif kita kemungkinan besar akan menjadi kuasar sekali lagi.
Salah satu fitur menarik dari sistem Cosmic Horseshoe adalah bahwa galaksi induknya adalah apa yang disebut grup fosil. Grup fosil adalah keadaan akhir dari struktur terikat gravitasi paling masif di alam semesta, yang muncul ketika mereka runtuh menjadi satu galaksi yang sangat masif, tanpa pendamping terang. Profesor Collett berspekulasi bahwa semua lubang hitam supermasif yang semula berada di galaksi-galaksi pendamping kini telah bergabung untuk membentuk lubang hitam ultramasif yang terdeteksi. Dengan demikian, kita sedang menyaksikan keadaan akhir pembentukan galaksi dan keadaan akhir pembentukan lubang hitam.
Meskipun lubang hitam Cosmic Horseshoe adalah salah satu yang terbesar, perlu dicatat bahwa beberapa pengukuran lain menunjukkan adanya lubang hitam yang bahkan lebih besar, seperti TON 618 yang diperkirakan bermassa sekitar 40 miliar massa Matahari. Namun, pengukuran untuk lubang hitam di Cosmic Horseshoe dianggap lebih pasti berkat metode baru yang digunakan.
Penemuan lubang hitam ultramasif di alam semesta awal juga menimbulkan pertanyaan besar tentang bagaimana objek-objek masif seperti itu dapat terbentuk dalam waktu yang begitu singkat. Ini menantang pemahaman mendasar tentang seberapa cepat sesuatu dapat tumbuh dan memaksa para astronom untuk mempelajari lingkungan di mana mereka tumbuh, termasuk peran materi gelap yang belum sepenuhnya dipahami.
Dengan metode baru ini yang terbukti berhasil, para peneliti berharap dapat menggunakan data dari teleskop ruang angkasa Euclid milik European Space Agency untuk mendeteksi lebih banyak lubang hitam supermasif dan galaksi induknya. Hal ini akan membantu para ilmuwan memahami bagaimana lubang hitam dapat menghentikan pembentukan bintang di galaksi.
